適用mit技術(shù)的高溫/過電流自動切斷方法及應(yīng)用該方法的開關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 發(fā)明為適用MIT(Metal-InsulatorTransition)技術(shù)的高溫/過電流自動切斷方 法及應(yīng)用該方法的開關(guān)。具體來講是基于MIT技術(shù)，在高溫/過電流狀態(tài)下自動切斷電流 的方法及應(yīng)用該方法的開關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002] -般來講，主要應(yīng)用于智能手機等電子器件的電池，不應(yīng)因高溫而發(fā)生故障或發(fā) 生著火事件。而為解決該問題會安裝電池保護回路以防止電池受損。而該標準電池保護回 路分為Protection-次保護回路，和由雙金屬（Bi-Metal)、TCO、PTC或Fuse等構(gòu)成，完善 一次保護回路的二次保護回路。
[0003] 但之前的電池保護回路因由兩個保護回路構(gòu)成，制造成本不僅高，且發(fā)生無法順 應(yīng)電子器件不斷趨向小型化的走向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供基于MIT技術(shù)，在高溫/過電流狀態(tài)時，可自動切斷電流的適 用MIT技術(shù)的高溫/過電流自動切斷方法及應(yīng)用該技術(shù)的開關(guān)。
[0005] 為達成上述本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明一個方面，而基于MIT(Metal-InsulatorTr ansition)元件之高溫/過電流自動切斷開關(guān)的工作方法包含：基于CTS(critiealtempera tureswitch)的電阻和參考電阻，計算作用于FET(fieldeffecttransistor)的FET電壓階 段；比較上述FET電壓與臨界電壓高低的階段；上述FET電壓高于臨界電壓，決定使上述 FET處于開啟（on)狀態(tài)的階段及上述FET電壓低于上述臨界電壓，使上述FET處于關(guān)閉 (off)狀態(tài)的階段。而上述CTS是基于上述MIT元件而工作的開關(guān)，而上訴MIT元件是只在 特定溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)金屬性質(zhì)的元件。
[0006] 上述FET電壓可按照下列數(shù)學方程式計算。
[0007] 〈數(shù)學方程式〉
[0009] 上述Vgs為上述FET電壓，上述V 為電源電壓，上述Rcts為上述第一CTS電阻， 上述RMf為上述參考電阻。
[0010] 上述FET是N型金屬半場效晶體管（MOSFET)，上述CTS具備溫度上升時電阻值的 變化趨勢與溫度下降時電阻值的變化趨勢不同之性質(zhì)。
[0011] 為達成上述本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，適用MIT(Metal-InsulatorTr ansition)技術(shù)的高溫/過電流自動切斷開關(guān)，基于MlT(Metal-InsulatorTransition)元 件而工作，包含基于只在特定溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)金屬性質(zhì)而工作的CTS(criticaltemperatur eswitch)，基于與上述CTS電阻串聯(lián)而輸入的電源電壓，為決定作用于上述CTS電阻的CTS 電壓而使用的參考電阻，及上述CTS兩端分別與閘極及電源相連，比較上述CTS電壓和臨界 電壓進而進行〇n/off工作的FET((fieldeffecttransistor)。而上述高溫切斷開關(guān)比較作 為上述閘極和上述電源之間電壓的FET電壓與臨界電壓高低，上述FET電壓高于臨界電壓 時，決定使上述FET處于開啟（on)狀態(tài)，上述FET電壓低于臨界電壓時，決定使上述FET處 于關(guān)閉（off)狀態(tài)。
[0012] 上述FET電壓可利用下列數(shù)學方程式計算。
[0013] 〈數(shù)學方程式〉
[0015]上述Vgs為上述FET電壓，上述Vs_ee為電源電壓，上述Rcts為上述CTS電阻，上述 Rraf為上述參考電阻。
[0016] 上述高溫/過電流切斷開關(guān)，與保護電池的保護IC(integratedcircuit)輸入/ 輸出端相連，根據(jù)上述FET電壓決定是否供應(yīng)電源。
[0017] 上述高溫/過電流自動切斷開關(guān)，可作用于保護電池的保護ICQntegratedcircu it)之FET控制信號部位，進而根據(jù)上述FET電壓決定是否供應(yīng)電源。
[0018] 根據(jù)為達成上述本發(fā)明目的的本發(fā)明的另一方面，適用MIT(Metal-InsulatorTra nsition)技術(shù)的高溫/過電流自動切斷開關(guān)包含第一切斷開關(guān)與第二切斷開關(guān)。上述 第一切斷開關(guān)基于第一MIT電源工作，可包含只在第一溫度范圍內(nèi)基于金屬性質(zhì)工作的 第一CTS(criticaltemperatureswitch)、基于與上述第一CTS電阻串聯(lián)而輸入的電源電 壓，為決定上述CTS電阻的CTS電壓而使用的第一參考電阻和上述第一CTS兩端分別與 第一閘極和第一電源相連，比較上述CTS電壓和臨界電壓進而決定on/off狀態(tài)的第一 FET((fieldeffecttransistor);上述第二切斷開關(guān)基于第二MIT電源工作，可包含只在第 二溫度范圍內(nèi)基于金屬性質(zhì)工作的第二CTS(criticaltemperatureswitch)，基于與上述第 二CTS電阻串聯(lián)而輸入的電源電壓，為決定上述CTS電阻的CTS電壓而使用的第二參考電 阻和上述第二CTS兩端分別與第二閘極和第二電源相連，比較上述CTS電壓和臨界電壓進 而決定〇n/off狀態(tài)的第二FET((fieldeffecttransistor)。上述第一切斷開關(guān)，比較作為 上述第一閘極和上述第一電源之間電壓的第一FET電壓與第一臨界電壓的高低，上述第一 FET電壓高于第一臨界電壓時，決定上述第一FET處于開啟（on)狀態(tài)，上述第一FET電壓低 于第一臨界電壓時，決定上述第一FET處于關(guān)閉（off)狀態(tài)；上述第二切斷開關(guān)比較作為第 二閘極和上述第二電源之間電壓的第二FFT電壓與第二臨界電壓的高低，第二FFT電壓高 于第二臨界電壓時，決定上述第二FET處于開啟（on)狀態(tài)，上述第二FET電壓低于第二臨 界電壓時，決定上述第二FET處于關(guān)閉（off)狀態(tài)。
[0019] 上述第一CTS為防止過放電而工作，上述第二CTS則為防止過充電而工作。
[0020] 上述第一MIT元件和上述第二MIT元件，可不同于基于上述金屬性質(zhì)而變化的第 一溫度范圍和上述第二溫度范圍的元件。
[0021] 上述第一FET電壓可利用下列數(shù)學方程式計算。
[0022] 〈數(shù)學方程式1>
[0024] 上述Vgs為上述第一FET電壓，上述V_。6為第一電源電壓，上述RCTS為上述第一 CTS電阻，上述Rref可為上述第一參考電阻。
[0025] 上述第二FET電壓可利用下列數(shù)學方程式2計算。
[0026] 〈數(shù)學方程式2>
[0028] 上述Vgs為上述第二FET電壓，上述V__為第二電源電壓，上述RCTS為上述第二 CTS電阻，上述Rref可為上述第二參考電阻。
[0029] 如上所述，使用根據(jù)本發(fā)明實施范例，而適用MIT技術(shù)的高溫/過電流切斷方法及 應(yīng)用該方法的開端，可在過電流導致生熱時，切斷供應(yīng)到回路上的電源，進而保護回路。
[0030] 且替代之前為防止過電流導致生熱而切斷電源所使用的雙金屬、 TCO(ThermalCutOfT)、PTC(PositiveTemperatreCoefTicient)及Fuse，而使用基于MIT技 術(shù)的高溫/過電流開關(guān)，可以更低的費用，安裝溫度反應(yīng)誤差小的電源切斷裝置。
【附圖說明】
[0031] 圖1所示為電阻隨V02(二氧化釩）薄膜溫度而變化的圖表。
[0032] 圖2所示呈現(xiàn)適用MIT技術(shù)的CTS對溫度/電阻依賴性的圖表。
[0033] 圖3所示為根據(jù)本發(fā)明實施范例的高溫/過電流自動切斷開關(guān)的概念圖。
[0034] 圖4所示為根據(jù)本發(fā)明實施范例的VGS電壓之變化特點的圖表。
[0035] 圖5所示為根據(jù)本發(fā)明實施范例的電池回路的概念圖。
[0036] 圖6所示為根據(jù)本發(fā)明實施范例，形成組合的高溫/過電流切斷開關(guān)的概念圖。
[0037] 圖7與圖8所示為根據(jù)本發(fā)明實施范例，高溫/過電流自動開關(guān)工作的 POC(ProctectionOneChip)之概念圖。
[0038] 圖9所示為根據(jù)本發(fā)明實施范例的電池保護回路之概念圖。
[0039] 圖10所示為根據(jù)本發(fā)明實施范例的電池保護回路之概念圖。
[0040] 圖11所示為根據(jù)本發(fā)明實施范例的高溫/過電流自動切斷開關(guān)回路之概念圖。
[0041]圖12所